中國儲能網訊：9月26日，歐洲電池技術創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”（BATTERY 2030+）計劃工作組分別發(fā)布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》和第三版《電池2030+路線圖》[1]，旨在為歐洲電池技術未來發(fā)展指明方向。本文系統(tǒng)梳理和對比了兩份路線圖的部署情況，供決策參考。
一、歐盟電池研發(fā)布局現(xiàn)狀
01、戰(zhàn)略規(guī)劃
歐盟極為重視對電池儲能技術的研發(fā)，希望通過開發(fā)高性能電池搶占未來電氣化社會競爭制高點。2017年11月，歐盟發(fā)布了“戰(zhàn)略能源技術規(guī)劃”（SET-Plan）電池實施計劃[2]，提出電池研究創(chuàng)新的重點領域：電池材料/化學/設計和回收、制造技術、電池應用和集成。歐盟在SET-Plan框架下建立了側重基礎科研合作的歐洲能源研究聯(lián)盟和產業(yè)界牽頭的歐洲技術與創(chuàng)新平臺，利用兩種協(xié)調互補的機制，致力于構建全鏈條貫通的能源技術創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。以電池領域為例，2017年至2019年，陸續(xù)建立了歐洲電池產業(yè)聯(lián)盟（EBA250）、歐洲技術與創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）和“電池2030+”聯(lián)合研究計劃推進不同技術成熟度的研究和開發(fā)工作，相互銜接互補的機制構建起歐洲電池研究與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。在該機制下，歐盟“電池2030+”計劃工作組于2020年3月發(fā)布首個電池研發(fā)路線圖，提出未來10年歐盟電池技術研發(fā)重點將圍繞材料開發(fā)、相界面研究、先進傳感器、自修復功能四個主要領域，開發(fā)智能、安全、可持續(xù)且具有成本競爭力的超高性能電池。與此同時，“電池歐洲”在同年12月發(fā)布了其第一個《電池戰(zhàn)略研究議程》[3]，明確了到2030年從電池應用、電池制造與材料、原材料循環(huán)經濟、歐洲電池競爭優(yōu)勢四方面關鍵行動，旨在推進電池價值鏈相關研究和創(chuàng)新行動的實施。
02、項目研發(fā)
2018年6月，歐盟在“地平線2020”計劃基礎上制定了“地平線歐洲”框架計劃[4]，明確支持“可再生能源存儲技術和有競爭力的電池產業(yè)鏈”，為其投入150億歐元的研發(fā)經費。同年7月更新了“地平線2020”（2018—2020）計劃中能源和交通運輸?shù)捻椖抠Y助計劃，即新增一個主題名為“建立一個低碳、彈性的未來氣候：下一代電池”跨領域研究活動，旨在整合“地平線2020”（2018—2020）分散資助的與下一代電池有關的研究創(chuàng)新工作，推動歐盟國家電池技術創(chuàng)新突破，開發(fā)更具價格競爭力、更高性能和更長壽命的電池技術。2021年1月，歐宣布設立一個歐洲共同利益重要項目（IPCEI）“歐洲電池創(chuàng)新”，由歐洲十二國共同投入29億歐元，并將撬動90億歐元的私人投資，主要涉及的研究領域包括：原材料和先進材料；電池單元；電池系統(tǒng)；回收和循環(huán)經濟。旨在推進電池價值鏈的創(chuàng)新研發(fā)，建立泛歐電池生態(tài)系統(tǒng)[5]。
二、兩個路線圖的區(qū)別與聯(lián)系
為促進歐洲電池制造產量的增長，同時提供更有競爭力和可持續(xù)的解決方案，實現(xiàn)2030年歐洲電池綜合產能達到886吉瓦時的目標，歐洲到2030年必須建立全球最先進的電池創(chuàng)新生態(tài)體系。為此，歐洲電池技術創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）頒布《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》，更側重以產業(yè)發(fā)展為導向，匯集來自工業(yè)界和學術界的專家來建立整個電池價值鏈發(fā)展的計劃方案，并全面概述了歐洲電池研究界從事的主要研究領域、目標和路線圖，提出短中長期推動電池相關領域研究的優(yōu)先事項。而“電池2030+”更側重于歐洲電池基礎研究長期需求，重點關注數(shù)字技術，創(chuàng)造更智能、更好、更耐用的電池，并將改變電池研究的方式。通過開發(fā)超高性能、耐用、安全、可持續(xù)和負擔得起的電池材料、組件和原電池，從根本上支撐電池的實際應用。
01、《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》
《歐洲電池研發(fā)創(chuàng)新路線圖》確定了歐洲電池六大研究領域的33個具體戰(zhàn)略研究主題以及17個橫向研究主題，并提出這些研究主題在短（2027年）、中（2030年）以及長期（2030年后）的研究內容。
（1）新興技術：開發(fā)高性能的新型電池技術，滿足應用需求，對于實現(xiàn)歐盟的碳中和目標至關重要。該領域確定了10個戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 先進氧化還原液流電池；
② 金屬空氣電池；
③ 金屬硫電池；
④ 水基電池；
⑤ 無陽極電池；
⑦ 混合超級電容器電池；
⑧ 多模態(tài)多尺度相關表征技術；
⑨ 仿生學；
⑩ 電池材料和電池的可持續(xù)性設計。
2個橫向研究：
① 使用廉價、豐富且易于回收的材料制造電池；
② 新興電池技術加速材料發(fā)現(xiàn)和多尺度建模。未來為促進基礎研究進一步工業(yè)應用，建議開發(fā)電池專用技術成熟度標準化框架，實現(xiàn)電池、材料、模塊等快速開發(fā)。
（2）原材料及其回收：到2030年實現(xiàn)鋰金屬回收率達到90%、鈷和鎳金屬回收率均達到95%目標。該領域確定了6個戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 新型逆向物流解決方案和收集模式；
② 現(xiàn)有回收工藝對新技術的適用性；
③ 鋰電池的新回收工藝和其他新興技術；
④ 二次原料整合；
⑤ 鈉離子和其他新的化學電池供應鏈；
⑥ 可持續(xù)的原材料采購和加工。
3個橫向研究：
① 可持續(xù)性評估工具（參考數(shù)據(jù)可用性和方法框架）；
② 安全和可持續(xù)的設計；
③ 利用混合模型優(yōu)化回收流程的數(shù)字孿生。未來需在歐洲層面進行交流合作，增加歐洲關鍵原材料供應，采用適用性強的回收工藝提高技術競爭力，支持開發(fā)更可持續(xù)的原材料和二次材料高質量利用。
（3）先進材料：到2030年電池組成本控制在75歐元/千瓦時之內，該領域確定了5個戰(zhàn)略研究主題，包括：
① 第三代鋰電池材料研發(fā)（交通）；
② 第四代固態(tài)電池材料研發(fā)（交通）；
③ 長效鋰電池材料研發(fā)（固定儲能）；
④ 鈉離子電池材料研發(fā)（交通和固定儲能）；
⑤ 釩基氧化還原液流電池材料（固定儲能）。
3個橫向研究：
① 可持續(xù)性（減少關鍵材料的使用）；
② 安全性（材料本身以及相互作用產生的人體健康和環(huán)境危害）；
③ 數(shù)字化（采用人工智能發(fā)現(xiàn)新的電池材料）。未來必須更多的考慮可持續(xù)性和安全性，特別關注新型電池化學材料，在可回收性的基礎上實現(xiàn)成本的降低和關鍵原材料的穩(wěn)定供應。
（4）電池設計和制造：該領域著眼于目前歐洲大規(guī)模電池生產和未來技術應用所必需的進步，確定了4個戰(zhàn)略研究主題：
①可持續(xù)燃料電池設計；
②電池的可持續(xù)生產；
③柔性生產技術；
④工藝和產品規(guī)?；彤a業(yè)化。
3個橫向研究：
① 可持續(xù)性（再生原料對電池設計、制造材料選擇和應用的影響）；
② 安全性（電池設計、材料選擇和可回收性的安全研究）；
③ 數(shù)字化（可持續(xù)設計和制造電池過程的數(shù)字孿生）。
（5）應用與集成-移動式儲能：移動儲能領域重點關注電池在交通應用方面的關鍵事項，包括：
① 公路領域；
② 水路領域；
③ 航空領域；
④ 鐵路領域；
⑤ 非公路機械領域。
3個橫向研究主題包括：
① 快速充電；
② 電池更換；
③ 關鍵指標預測（如電量、健康、溫度、功率等）。
未來需確定（新興）應用中電池系統(tǒng)的要求、強化電池系統(tǒng)設計基礎以及結合互操作性和物聯(lián)網等技術，提高可持續(xù)性旨在實現(xiàn)電池行業(yè)的規(guī)模效益。
（6）應用與集成-固定式儲能：固定儲能領域主要包括3個主要的戰(zhàn)略研究主題：
① 供電側的電池儲能系統(tǒng)；
② 需求側電池儲能系統(tǒng)；
③ 中長壽命電池儲能。
3個橫向研究：
① 數(shù)字化（重點是先進的電池管理系統(tǒng)、電池運行的新算法等）；
② 可持續(xù)性（重點關注二次壽命電池系統(tǒng)）；
③ 安全性（電池儲能系統(tǒng)的安全性、效率和延長壽命）。
未來需特別關注現(xiàn)有或新的長時儲能技術，對增強可再生能源發(fā)電和電網靈活性至關重要。
02、《電池2030+路線圖》第三版
《電池2030+路線圖》第三版是“電池2030+”計劃工作組根據(jù)目前歐洲實際發(fā)展、國際研究進展以及地平線2020、地平線歐洲資助的項目，對原版中的研究方向進行了細化。提出“電池2030+”目標是開發(fā)安全、經濟、可持續(xù)、長壽命的超高性能電池，為整個價值鏈中的歐洲電池行業(yè)提供新工具和突破性技術，使歐洲在現(xiàn)有市場（如移動式和固定式儲能）和未來新興領域（如機器人、航空航天、醫(yī)療設備和物聯(lián)網等）的長期領導地位。為此，該路線圖提出了電池未來可持續(xù)發(fā)展所需的3大主題的6個研究領域。
（1）加速電池界面和材料研究：需要特別關注電池中許多材料界面上發(fā)生的復雜反應。該領域核心是開發(fā)一個共享的歐洲數(shù)據(jù)基礎設施，能夠自動采集、處理和使用電池開發(fā)周期所有領域的數(shù)據(jù)。利用人工智能（AI）開發(fā)電池接口基因組（BIG）和建立材料加速平臺（MAP）大幅加快新型電池材料開發(fā)。
（2）智能功能集成：“電池2030+”提出了兩種不同且互補的方案：
① 開發(fā)直接在電池單元級別探測化學和電化學反應的傳感器；
② 使用自愈功能來恢復運行電池單元內損害的功能。
（3）交叉領域：交叉領域主要包括電池的可制造性和可回收性。
① 可制造性領域將重點關注電池、電池組件和材料的制造、制造過程中電池內部產生的界面效應。
② 可回收領域重點研究一種基于數(shù)據(jù)收集和分析的新回收模式，將電池組自動拆卸到電池級別，盡可能重復使用；將電池單元自動拆解以最大限度地增加個性化組件的數(shù)量；以及開發(fā)選擇性粉末回收技術，將粉末修復為電池活性材料，可在汽車/固定應用的電池中重復使用等。
三、下一步計劃
為促進路線圖相關技術滿足整個電池價值鏈，“電池歐洲”將不斷跟蹤本次路線圖中提到的技術發(fā)展態(tài)勢，例如，目前還處在新興的概念型技術，提供新興技術路線圖和關鍵績效指標，確定今后需要采取的進一步研發(fā)創(chuàng)新行動。而“電池2030+”計劃工作組將在未來十年內，基于目前路線圖制定的研究領域開發(fā)一個包含具體研發(fā)行動的閉環(huán)模型，以促進歐洲電池生態(tài)系統(tǒng)進行長期、變革性的基礎研究。
